peperiksaan KSCp
Sidang Akademik 2OOZ 12OOBJun 2008
EBB 32414 - Bahan Termaju dan Komposit
Masa : 3
jam
sila
pastikan bahawa.kertas peperiksaan.ini mengandungiruJUH
muka surat yang bercetak sebetum anda memutai<an peperiksaan ini.Kertas soatan
hi
Tg.nqry.qungi
ruJUH soaran. TtcA
soarandi
BAHAGTANA
dan _ EMPAT soalan di BAHAGIAN E.Arahan:
Jawab L|MAsoaran.
Jawab SEMUA soaran dari BAHAGTANA
dan DUA soalan dari BAHAGIANB. Jika
caton rnenyawao lebih daripada lima.o"t"i';ffi
lima soalan pertama mengikut susunan datam
rr,ripi"*rpan
akan diberimarkah.Mulakan jawapan anda untuk setiap soaran pada muka surat yang baru.
I
...2t-
BAHAGIAN A
lal
1. Komposit epoksi yang diperkuat gentian selanjar dan tersusun dengan maksimum gentian
50%
isipadu perlu dihasilkanbagi satu
aplikasipembinaan. Modulus kenyal minimum pada arah
membujur(longitudinal) yang diperlukan
bagi
aplikasiini
adalah sebanyak 50GPa, manakala modulus kenyal minimum pada arah
melintang (transverse) yang diperlukan adalah sebanyak 10MPa'
Berdasarkan Jadual 1, tentukan gentian-gentian yang manakah sesuai bagi aplikasiini.
Berpandukanharga bagi setiap bahan, pilih gentian
yang berupaya untuk dihasilkan dengan harga yang murah dan sesuai bagi a-plikasi tersebut.(50 markah)
Jadual I
-Sifat-sifat
BahanTerangkan secara ringkas aplikasi komposit matriks polimer dalam bidang erektronik ATAU
pembinaan
(25 markah)
lcl
Bagaimanakahjumlah
pengisi aluminiumyang
berbentuk sfera dankepingan (flake) di dalam matriks polimer
mempengaruhi kekonduksian elektrik komposit tersebut?(25 markah) lbI
Bahan-Bahan
Modulus
Kenyal (GPa) Ketumpatan(g/cm'
Kos (RM/kq)Epoksi 3.1 1.14 200
Gentian Kaca-E 72.5 2.58 70
Gentian Karbon
(menggunakan bahan mula PAN)
r
Modulus Standard.
Modulus Tinggi230 400
1.80 1.80
780 3000
Gentian Aramid 131 1.44 400
...3t-
2. lal
tbl
lcl
lal
tbl 3.
-3-
Bincangkan proses pengikatan resapan untuk menghasilkan komposit
matrik aluminium
ditetulangkandengan gentian selanjar
boron.Nyatakan kebaikan dan kelemahan kaedah ini.
(30 markah)
Terangkan kaedah
penghasilankomposit matrik seramik
melalui proses penusukan wap kimia (chemicalvapour infiltration atau CVI).(30 markah)
Bagaimanakah penambahan tetulang mempengaruhi
sifat-sifat rayapan dan lesu komposit matrik logam?(40 markah)
Terangkan aspek rekabentuk bagi struktur komposit sandwich dengan bentuk-bentuk kegagalan akibat dari kegagalan rekabentuk.
(35 markah)
fubuh
manusialebih
selesa menerima bahantitanium
berbanding keluli tahan karat kerana ianya lebihbioserasi.
Senaraikan sifat-sifat titanium dan aloinya untuk bahan implant.BAHAGIAN B
IEBB
-4-
Apakah
masalah-masalahyang
mungkin dihadapi semasa fabrikasi komposit matrik berasaskan aluminium melalui kaedah penuangan?Cadangkan langkah-langkah pencegahan untuk mengatasi masalah tersebut.
(40 markah)
yang
mungkin (30 markah)Bincangkan kelebihan
dan
kekuranganteknik bahan mula
polimer (polymer precursor) dalam pembuatan komposit matrik seramik.(30 markah) 4. laI
tbl
lcl
Perihalkan lengkungan-lengkungan
rayapan diperhatikan bagi komposit matrik logam....5t-
5.
$R[$$W
(h)
(c)
Rajah 1 -
Konfigurasi-konfigurasi
gentian yang biasa digunakan sebagai bahantetulang bagisistem komposit;
(a) gentian selanjar, (b)gentian
pendek dan (c)gentian anyaman
dalam gentian arah 0o,
setiap
(70 markah) Tiga jenis konfigurasi-konfigurasi gentian yang biasa digunakan dalam
komposit
ditunjukkankonfigurasi-konfigurasi terikan komposit kelemahan dan
pada
konfigurasiyang ditunjukkan dalam Rajah 1.
Rajah 1. Lakarkan
bagaimanatersebut mempengaruhi
tegasan- 45o dan90o.
Terangkan kelebihan, daripada komposit dengan pelbagaiIEBB
-6-
6. tal
Tuliskan nota ringkas mengenai jenis-jenis bahan perekat (adhesive bonding) berikut:(i)
Resin epoksi (EPoxY resin)(ii)
Epoksiterubahsuai(Modifiedepoxies)(iii)
Fenolik (Phenolics)(iv)
Poliuretena (Polyurethane)(v)
Akrilik uretena (Urethane acrylates)(vi)
Poliester dan resin vinilester (Polyester and vinylester resins) (50 markah)tbl Terdapat
beberapa bentuk kegagalan yang -biasaberlaku
kepada panel sandwich. Dengan bantuan gambarajah yang sesuaiterangkan bentuk-bentuk kegagalan berikut:(i)
Kepatahan permukaan (Face yielding fracture)(ii)
Kegagalan teras ricih (Core shear failure)(iii)
Kulit berombak (Face wrinkling)(iv)
Lengkokan biasa (General buckling)(v)
Ronyok ricih (Shear crimpling)(vi)
Lekukan setempat (Local indentation)(50 markah)
...7t-
-7
-7. [a]
Bincangkan SATU daripada topik berikut:(i) Penggunaan komposit matriks polimer dalam
industri pembinaan.(ii) Penggunaan komposit matriks polimer dalam
industri aeroangkasa.(Perbincangan harus meliputi;
(a)
jenis-jenis resin dan bahan tetulang,(b)
jenis-jenis bahan (sedia ada) yang digunakan dalam aplikasi semasa.(c)
jenis produk yang dihasilkan,(d)
penambahbaikan sifatjika
dibandingkan dengan bahan yang sedia ada dan(e)
jenis pemprosesan yang sesuai digunakan dalam penghasilan produk tersebut).(35 markah)
tbl
Satu elektrod kimpalan bintik yang diperbuat daripada logam kuprum y-ang diperkuatdengan
alumina dihasilkanmelalui kaedah
serbukmetalurgi.
Berapakah bilangan partikel tetulangyang
hadir dalam setiap komposit berkenaan? Maklumat berikut mungkin membantu:Kandungan alumina (peratusan berat): 10%
Diameter partikel alumina: 100 A Ketumpatan alumina: 3.9 g/cm3 Ketumpatan kuprum: 8.93 g/cm3
(30 markah)
[c]
Terdapat empatjenis
rekabentukteras
indung-madu (honeycomb)yang biasa digunakan di dalam pembuatan sandwich
panel.Namakan dan lakarkan bentuk indung-madu (honeycomb) tersebut.
(35 markah)